寻轨机器人用无线充电系统的研究

传统寻轨机器人的动力电池采用接触式充电方式,充电时容易因机械接触磨损而导致接触不良。为解决该问题,研究了一种单管感应耦合电能传输ICPT（inductively coupled power transfer）无线充电系统。该系统由前后两级电路组成,前级采用单管ICPT系统进行非接触电能传输,后级采用充电管理芯片LTC4020控制的Buck-Boost电路对锂电池进行快速充电。介绍了所研究寻轨机器人无线充电系统结构及原理,对前级主电路进行了四阶段电路等效、工作过程分析、电路建模、补偿网络设计和软开关设计;对后级充电管理电路进行分析和设计。设计了一台样机,对前级电路开关管耐压、流过电流和输出电压进行了仿真和实验,并通过充电实验验证了所研究充电方案的正确性。     

3kW车载充电机的研究与实现

电动汽车以其显著的节能减排优势成为全球汽车工业的主要发展方向之一。车载充电机是电动汽车的重要组成部分,作为电动汽车动力电池与电网之间的接口,高效率是其最重要的技术指标,同时还应减小其对电网的谐波污染。设计的车载充电机采用AC/DC到DC/DC的两级隔离式电路结构:前级采用基于单周期控制的单相Boost-APFC电路,后级是移相全桥ZVZCS变换器,同时副边辅助电路采用由电容和二极管组成的新拓扑结构,可以进一步提高系统效率。另外,提出单-双环充电切换的控制方法,来满足蓄电池的恒压-恒流充电要求。为验证理论分析的正确性,在Matlab/Simulink环境下对整个系统进行仿真,并采用TMS320F2812控制芯片完成3 k W的样机实验。     

Wireless power charger for wearable medical devices with in‐band communication

A wireless power charger integrated circuit has been developed for wearable medical devices in a 0.18‐µm Bipolar, Complementary metal‐oxide‐semiconductor, and Lightly‐Doped Metal‐Oxide‐Semiconductor (BCDMOS) process. A passive full‐wave rectifier consisting of Schottky diodes and cross‐coupled n‐type Metal‐Oxide‐Semiconductor (nMOS) transistors performs the alternating current to direct current power conversion without any reverse leakage current. To charge a battery, a linear charger circuit follows the passive rectifier instead of a switching charger circuit for the small form factor of wearable medical devices. An in‐band communication circuit notifies the proper connection of the wireless power receiver and the battery charging status to the charging pad (wireless power transmitter) through the wireless power transmission channel. The wireless power charger integrated circuit occupies 1.44‐mm² silicon area and shows 31.7% power efficiency when the charging current is 26.6 mA. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Design of a contactless power charger for a functional jacket

This paper presents a contactless power charger for a functional jacket. The contactless power conversion, using the contactless power transformer, is examined. The primary and secondary sides of the transformer are separated by a large air gap, and hence, the power transfer can be obtained without physical contact. The characteristics of the gapped transformer and the compensation methodology on both the primary side and secondary side, are investigated in detail. The contactless power converter using phase‐locked loop control is presented. Experiments and results are disclosed. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Prediction of Behavior of Low‐Power Noncontact Charger

This paper proposes a method to predict the charging current, the output power, and the power transfer efficiency of a low‐power, noncontact charger with reasonable accuracy. The low‐power, noncontact charger model considered in this paper consists of a sinusoidal voltage source, a sending and receiving coil, a full wave rectifier circuit, and an AA nickel metal‐hydride battery. The capacitor that is connected in series in the sending coils of the low‐power noncontact charger model to improve the power factor was also examined. The self‐inductance, the mutual inductance, and the resistances of the coils were calculated using axisymmetric finite element analysis, and were substituted into the circuit equations. The circuit equations were solved by using the Runge‐Kutta method. The calculated charging current, output power, and power transfer efficiency were in good agreement with the experimental results.     

A highly efficient contactless electrical energy transmission system

This paper proposes a new concept for contactless electrical energy transmission system for an elevator and an automated guided vehicle. The system has rechargeable batteries on the car and electrical energy is supplied at a specific place. When electric power is supplied to the car, it runs automatically and approaches the battery charger. Therefore, a comparatively large gap is needed between the primary transformer at the battery charger and the secondary transformer on the car in order to prevent damage which would be caused by a collision. In this case, a drop of the transformer coupling rate due to the large gap must be prevented. In conventional contactless electrical energy transmission technology, since electric power is received by a pickup coil from a power line, a large‐sized transformer is required. When the distance over which the car runs is long, the copper loss of the line also increases. The developed system adopts a high‐frequency inverter using a soft switching method to miniaturize the transformer. The system has a coupling rate of 0.88 for a transformer gap length of 10 mm and can operate at 91% efficiency. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 148(1): 66–74, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10290     

铁心式脉冲变压器的谐振充电特性

基于脉冲变压器的陡脉冲发生器是神光III能源模块主放电开关的触发方案之一。该类型触发器利用脉冲变压器对高压电容谐振充电,并通过陡化开关输出陡脉冲触发气体开关。分析杂散电阻和激磁电感对谐振充电变比和效率的影响,理论推导了环形铁心脉冲变压器的铁心体积最小值,并在实际工程中验证。设计了带载电容为1.08 nF,输出电压峰值为130 kV,绕组变比为65的干式铁心式脉冲变压器。研制了基于脉冲变压器谐振充电的气体开关触发器,其输出脉冲峰值大于120 kV,上升时间小于30 ns,能够稳定可靠地触发两电极气体开关。     

基于单片机的铅酸蓄电池智能充电器设计

介绍了利用AT90CAN32单片机构成的智能充电器的主电路、保护电路、控制电路的原理和结构,并设计了系统的软件流程。该充电机实现了多阶段充电、高速的数据采集、复杂的控制算法和输出控制,并能对充电电流、电压和温度实现监控。     

基于DSP的车载充电机的研究与实现

为给电动汽车动力电池安全自动地充满电,设计开发了一款基于DSP芯片TMS320F28020的车载充电机,采用半桥DC/DC拓扑结构,设计了适用于高频脉冲的变压器隔离驱动电路;通过软件编程实现充电策略,详细介绍了充电机硬件结构电路和软件程序流程。实验样机的测试结果证明了系统软、硬件设计的可行性。     

机车蓄电池组充电器电路结构的研究

本文分析了机车的辅助供电情况,介绍了目前机车蓄电池组的充电方式,深入研究了目前车载蓄电池组充电器的几种电路结构,并通过对其工作原理和性能的对比分析,指出了这几种方案各自的优缺点.采用新型升降压斩波电路的机车蓄电池组充电器,可以灵活控制机车蓄电池组的充电过程,通过对输出值进行闭环反馈控制,可以达到很高的控制精度,最终实现对蓄电池组的高效充电.     

一种便携式智能充电器的设计

在充电电池使用过程中,影响电池寿命的最主要因素是过充电和过放电。普通MH-Ni蓄电池、锂离子蓄电池充电器功能比较单一,很难有效防止过充电的发生。研究了一种新型的便携式智能充电器的电路设计。该电路主要采用降压转换芯片MAX1685和数码管驱动芯片MAX7219作为电路主体,采用单片机PIC16F676作为控制核心,通过软件编程可以实现对1～3节锂离子蓄电池或1～8节MH-Ni蓄电池的充电和监测,其充电功能完善,安全高效,显示功能齐全,并且体积小、质量轻,完全适合于便携式设备的充电应用。通过实际的小批量推广应用,取得了良好的使用效果。     

基于单端反激电路的实用充电器设计

采用恒压限流法设计了一种简单、合理的蓄电池充电器。充电器电路简单,易于实现。由TI公司PWM控制芯片3845对电路控制,充电器保持蓄电池充电电压不变,电流限定在可接受范围内,可以有效防止因充电电流过大造成蓄电池极板活性物质脱落,损坏蓄电池。测试充电数据,电路效率高,稳定,可靠,此方案可以应用。     

一种采用高压继电器隔离的方波电压源装置研究

设计了一种驱动采用稳压管取电及高压继电器隔离的方波电压源装置.从装置技术要求出发,给出了方波电压源的总体设计方案,主要有:Marx发生器(包括驱动信号一致性、过冲以及趋稳时间、泄能电路)、充电机等的设计,并对装置在不同电压等级放电进行试验.设计的方波电压源装置能产生5～200 kV连续可调电压,过冲幅度≤5％,放电回路...     

电动自行车快速充电器的研究

由于传统的蓄电池充电方式一般没有去极化措施,这会影响蓄电池的充电时间、容量和使用寿命,针对这些问题设计了一种具有定电压正负电流脉冲输出的开关式蓄电池快速充电器。而这种充电技术对开关变换器的稳定性提出了更高的要求,需要设计合理的控制器及补偿网络。此设计的主电路采用双管正激变换电路。针对正激电路在连续工作模式下的两种工作状态,建立了小信号模型,并根据得到的Bode图设计了控制环路的反馈补偿网络。最后,通过Matlab仿真和实际测试证实了设计的合理性。该设计基本能够解决电动自行车快速充电器所存在的问题。     

脉冲负荷对舰船综合电力系统的冲击作用研究

综合电力系统可以为舰载高能功率武器等脉冲功率负荷提供瞬时高能。脉冲负荷具有极高瞬时功率,它的使用必将对系统电能质量带来较大的影响。为此就脉冲负荷对舰船综合电力系统的冲击作用进行了研究,其脉冲功率系统为储能电容充电电路形式。充电电路有2种不同拓扑结构:基于可控整流器和基于不可控整流-直流变换器。结果表明:脉冲负荷采用不可控整流器-直流变换器拓扑形式比采用可控整流器拓扑形式对系统造成的冲击小得多,并且电力推进的协同使用可进一步降低冲击强度。     

基于导抗网络的电动汽车充电器

电动汽车应用日益广泛,车载充电器是其重要装置之一。充电过程需要同时检测电池的电压与电流,而采用电压、电流双闭环控制进行先恒流、再恒压的充电过程,成本相对较高且控制器较复杂。为此,提出一种基于导抗网络的充电器电路,分析了充电器的工作原理,给出了导抗网络的设计方法。该充电器不仅可以实现全部开关器件的软开关,而且器件电流应力低,充电过程不需检测充电电流就可以实现恒流、恒压两阶段充电,降低了充电器的成本与控制策略的复杂程度。实验结果表明,所提充电器具有良好的性能。     

电动汽车驱动充电一体化控制策略研究

针对目前电动汽车驱动器和充电机相互独立而占用较大车内空间、增加车辆重量等问题,研究了驱动充电复用型变流器及其控制策略,驱动器和充电机的主功率电路共用一个三相桥式交直流变换(AC/DC)变流器,可实现能量的双向流动。文中给出了复用型变流器在驱动和充电时的工作原理,分析了2种工作状态下的矢量控制策略,通过对比研究得出统一的电流控制结构,实现了驱动器和充电机的一体化,减少了电动汽车空间和重量,同时讨论了控制参数对电流环性能的影响,最后通过仿真验证了理论分析。     

基于单片机控制的铅酸电池充电器

本文介绍了一款基于单片机控制的智能铅酸电池充电器。该机采用UC3854作为PFC控制芯片,对功率因数进行校正,并通过单片机控制实现三段式充电的智能化管理;为了保证在各种环境温度下,都能使电池的充电过程“保质保量”完成,增加了线性温度补偿;该机具有多种保护（或补偿）电路,其中包括输入过压保护、输入欠压保护、输出过压保护、输出短路保护及机体过温保护、环境温度补偿等,同时,该充电器还具有很高的功率因数和转换效率。该充电器可应用于电动车及游艇等采用铅酸电池的场合。     

一种大功率电动汽车充电机的设计

为了解决电动汽车充电站、路边充电桩、地下车库等场合对大功率电动汽车充电机的需求问题,设计了一种最大输出功率为5 kW、输出电压可调的智能型电动汽车充电机。该充电机整流部分采用三相Vienna整流,DC/DC直流变换电路采用三电平全桥直流变换器,并且根据每一部分的特点和需求设计了合适的控制策略。对充电机各项功能的实现作了分析并对系统参数进行了设计,做了相关试验。试验结果表明,所设计的充电机具有较好的运行性能,效率大于85%,功率因数达到了0.95。     

锂离子动力电池无损充电机

锂离子动力电池无损充电机采用整体串联恒流、单体并联恒压的充电方法,对锂离子动力电池实现无损充电,无损的含意有两层,一是充电效率接近100%,充电功率基本无损耗;二是充、放电完全依据电池的特性曲线,电池本身在充、放电过程中完全无损害.该无损充电机免除电池管理系统,仅由简单的电路实现电池系统、充电系统、放电系统和维护管理系...